[发明专利]一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法。所述使用周期和降解周期可调的海水降解材料由如下重量份数的原料制成：热塑性改性后的聚乙烯醇8‑90份；聚酯8‑90份；相容剂0‑2份。所述海水降解材料的制备方法，包括如下步骤：1)聚乙烯醇热塑性改性：将聚乙烯醇和增塑剂混匀，经密封塑化，挤出造粒制得；2)海水降解材料的制备：将热塑性改性后的聚乙烯醇、聚酯和相容剂按比例混匀，经挤出造粒，注塑得到使用周期和降解周期可调的海水降解材料。本发明的海水降解材料为可通过熔融共混加工的PVA复合材料，工艺简单可控、能耗低，有效克服了以PVA水溶液为基础的传统工艺成本高、效率低的问题。

技术领域

本发明涉及海水净化技术领域。更具体地，涉及一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法。

背景技术

近年来，全球每年使用塑料及其制品已不少于2.4亿吨，据保守估计其中有480-1270万吨的塑料垃圾被直接丢弃或从陆地通过河道、风力最终进入海洋，并且通过洋流使它们广泛存在于整个海洋生态系统中。这些塑料垃圾受太阳辐射(如光降解、脆化)、风化、波浪机械力和生物群等作用，最终形成微小型的塑料碎片或颗粒，当直径低于5mm时即可定义为“微塑料”。从大体积塑料制品到微塑料，都是以固体形式存在而难降解的塑料垃圾，对海洋生态环境造成了严重的破坏，因此开发在海水环境中能自行“消失不见”且随后能快速降解的塑料对解决海洋塑料污染问题具有重大的意义。

为了使材料在被废弃进入海水后能够尽快“消失不见”，很多水溶性高分子材料充分满足这一条件。但是为了不对海洋环境造成污染，材料要能进行降解，生产对环境无危害的小分子。基于以上考虑，聚乙烯醇(PVA)可以满足要求，其不仅具有随聚合度或醇解度改变而可调的水溶性，可通过非石油化工路线合成，还可在污水污泥、河水等湿环境中有细菌存在的条件下，进行完全生物降解，因此在石油资源日益枯竭和陆地海洋塑料污染日益加剧的背景下，使用PVA作为海水降解材料的主要组分，具有重大的应用前景。但是由于PVA多羟基强氢键的特点，使其分解温度(200～250℃)与熔点(230℃)接近，热塑性加工困难，因此，目前PVA的加工几乎都是基于其水溶液为主。

为了实现PVA低成本、高效率的熔融加工，需要加入增塑剂如多元醇类、羧酸类物质和与PVA形成氢键复合，抑制PVA结晶，使熔点降低，加工区间变宽，达到提高PVA热塑加工使用周期和降解周期的目的。如CN 106589852A公开了一种降解周期可调的水体降解材料，然而其中使用聚乙烯醇作为水解促进剂直接与脂肪族聚酯、助剂熔融挤出是不可取的，因为未先热塑性改性的PVA不仅热塑性加工困难，制品易分解，使用力学性能损失，而且不具有良好的水溶性。还值得注意的是，PVA虽可完全生物降解，但其降解对降解环境要求较高，若在以低温、高盐、高压、流动和稀营养为特征的海洋环境中，其中微生物数目和种类较土壤和河水来说是甚少的，基本可以肯定，尽管PVA的水溶性可使其溶解在海水中因而促进生物降解，PVA降解速度还是相对较慢的。同时，PVA作为制品材料使用来说，则表现出耐水性差的缺陷。如何在保证PVA水溶性的同时又能克服PVA使用时耐水性差的问题，这是个富有挑战性的技术难题。

因此，本发明提供了一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料及其制备方法，至少解决上述之一的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料。

本发明的另一个目的在于提供一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料的制备方法。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种使用周期和降解周期可调的海水降解材料，由如下重量份数的原料制成：

热塑性改性后的聚乙烯醇8-90份；

聚酯8-90份；

相容剂0-2份。